到2035年，约32%的全球半导体生产可能因气候变化相关的铜供应中断而受影响，这一比例将是当前水平的四倍。 全球最大的铜生产国智利已在应对水资源短缺问题，而这正导致铜产量放缓。到2035年，为芯片产业供应铜的17个国家中，大多数都将面临干旱风险。 回收率太低，芯片厂急，难过“铜”关。

    在半导体领域中，铜主要被用于制造互连线路。在传统的互连制造中，铜通常被用作通过化学气相淀积（CVD）或物理气相沉积（PVD）技术沉积在金属膜上。在这个过程中，铜可以自发形成平坦的表面，并提供更高的电导率和中性极度的应变。 相较于传统的铝导线，铜线的优势在于更高的导电性、低电阻、低丝状息和可接受的失配效应。在超大规模集成电路（VLSI）和超高质量（UHQ）应用中，铜导线的优势尤为明显。铜的应用并不仅限于此。在半导体领域，铜还被用于处理器、高密度存储的制造过程中，如制造半导体材料的氧化物。 其次，铜也可用于制造半导体封装材料。具体来说，铜材料可以作为封装材料的一部分，起到优化器的作用，减少能量的损失，让封装效果更好。此外，铜也被广泛应用于半导体器件中的金属化电容器。铜电容器有着极佳的电容和损耗特性，因此被视为下一代存储器、计算机和通信技术中的重要组件。

    智利作为全球最大铜生产国已经在应对影响生产的缺水问题。普华永道报告指出，到2035年，为芯片行业供应铜材的17个国家中的大多数都将面临干旱风险；如果材料创新无法适应气候变化，且受影响国家无法开发更安全的水源供应，风险将会随时间推移而加剧。据预测，铜供应中断的风险或将波及全球所有主要芯片制造地区。而半导体是铜重要的应用领域，是制造每颗芯片电路中数十亿根微型导线的关键材料。尽管业界正在研究替代材料，但目前尚无其他材料能在价格和性能方面与铜匹敌。

    根据国际能源署（IEA）的基本预测，到2026年，全球数据中心电力需求将以15%的复合年增长率增长。摩根大通估计，到2030年，这一增长速度将需要累计新增约260万吨铜需求。该行说，这也将转化为2030年全球铜预期需求的2%左右。未来十年，人工智能计算能力的指数级增长……将需要全球电力容量的非凡增长。 铜的新需求出现之际，预计到2030年铜的供应缺口将达到400万吨。报告称，纯电动汽车和可再生能源的增长，加上新铜矿供应有限，是他们预测出现铜短缺的原因。

    铜互连工艺是一种在集成电路制造中用于连接不同层电路的金属互连技术，其核心在于通过“大马士革”（Damascene）工艺实现铜的嵌入式填充。该工艺的基本原理是：在绝缘层上先蚀刻出沟槽或通孔，然后在沟槽或通孔中沉积铜，并通过化学机械抛光（CMP）去除多余的铜，从而形成嵌入式的金属线。 与铝互连相比，铜互连具有更低的电阻率和更好的抗电迁移性能，因此成为现代集成电路制造中的主流互连材料。然而，由于铜的刻蚀难度较大，传统的干法或湿法刻蚀技术难以满足纳米级工艺的要求，因此发展了双嵌入式（Dual Damascene）工艺，即在一次光刻和蚀刻过程中同时形成沟槽和通孔，从而提高工艺效率和良率。 铜在芯片中的核心作用： 1. 全局互连的“电流大动脉” 高层厚铜线（M8-M10层）：厚度1-3 μm，传输时钟/电源信号（电流>10 mA）；1100℃退火后晶粒>1 μm。 2. 局部互连的“纳米导线” 低层铜线（M1-M3层）：线宽10-20 nm，连接相邻晶体管；钴包裹铜技术抑制电迁移。 3. 三维堆叠的“垂直电梯” 硅通孔（TSV）：直径5 μm深100 μm的铜柱连接上下芯片；热膨胀匹配设计，避免应力开裂。

                                                                                                                                                              文章归原作者所有，转载仅为分享和学习使用，不做任何商业用途！